4.2.1 Nombre de sujets
Pour notre étude nous avons recruté un total de 30 sujets. Parmi ces sujets, 7 ont servis au pré-test de l’expérience, permettant de confirmer son fonctionnement et d’obtenir des résultats nous permettant d’en parfaire le déroulement. Les 23 autres sujets ont passé l’ex-périence "finale", et parmi eux un certain nombre ont présenté des problèmes techniques durant l’acquisition. Parmi ces problèmes techniques : trois ont été perdus à cause d’une nappe de 32 électrodes comprenant une électrode défectueuse qui nuisait au résultat des 31 autres. Deux sujets (notamment féminins), ont eu des problèmes d’acquisition sur des électrodes, à l’arrière de la tête, durant l’expérience à cause du gel se réchauffant et cou-lant le long des cheveux pour créer un pont entre différentes électrodes. En dehors des problèmes techniques, deux sujets n’ont pas réussi à réaliser la MI.
Au final, 16 sujets ont été utilisés pour les résultats. La moyenne d’âge des sujets est 28,56 (écart-type : 13,3).
4.2. Conception expérimentale 27
4.2.2 Les 4 conditions expérimentales
L’objectif de notre étude est double. D’une part confirmer la littérature, et par conséquent le fonctionnement de notre système en prévision d’une étude clinique. Et d’autre part confirmer l’hypothèse qu’une BCI basée sur la SNM peut être utilisée pour mieux détecter l’intention de mouvement qu’un classifieur Repos contre MI.
Dans les chapitres précédents nous avons décrit les courbes ERD et ERS issues de la litté-rature, schématisées sur la Figure 20. Le schéma du bas de la figure, montre une courbe supplémentaire correspondant à l’hypothèse de notre étude. Nous supposons que :
— le rebond de la stimulation pourrait être en partie aboli par la désynchronisation du MI
— le retour à la ligne de base suite à la stimulation réduirait le rebond de la MI arri-vant plus tard.
FIGURE 20 – Schématisation du comportement théorique des ERD et ERS pour différentes conditions, dans la bande bêta
28 Chapitre 4. Matériel & Méthode
L’abolition du rebond de la stimulation par un mouvement a déjà été mis en avant dans la littérature, mais l’inverse (impact de la stimulation sur le rebond du mouvement) n’a pas été étudié. De même, aucun article scientifique ne parle de la possibilité de classification EEG entre stimulation et stimulation durant un mouvement.
Les 4 conditions expérimentales pour répondre aux objectifs de notre étude sont donc : 1. Mouvement réel seul : cette condition sert de témoin puisqu’elle très visible dans
l’EEG, contrairement à la MI que certain sujet peuvent ne pas réussir à faire. Elle consiste à presser le bouton d’un pointeur de présentation entre le pouce et l’index durant une période de 2 secondes séparant deux bips sonores.
2. MI seule : cette condition nous permet de vérifier que le sujet réussit à imaginer le mouvement, et servira aussi pour une comparaison avec la condition 4
3. SNM uniquement : une stimulation est délivrée de manière régulière. Sert pour la classification avec la 4ème condition
4. MI + stimulation : condition centrale de l’expérience, servira à la classification et à la confirmation ou infirmation de la possibilité d’utiliser une BCI basée sur la stimulation pour détecter l’intention de mouvement.
L’ordre des passages est randomisé afin d’éliminer un éventuel effet de fatigue sur les dernières sessions.
4.2.3 Conception des conditions
Pour chacune des conditions, le sujet entendra un premier bip sonore indiquant le dé-but de la tâche motrice, puis un second, deux secondes plus tard, pour en indiquer la fin. Entre le second bip et le suivant (qui sera le premier de l’essai suivant), il y a un dé-lai aléatoire compris entre 4 et 6 secondes. La présence de cette variabilité est importante puisqu’elle permet d’empêcher un éventuel phénomène d’anticipation du sujet, qui pour-rait s’habituer si la durée de chaque essai était fixe. Afin d’approcher au plus possible des conditions d’anesthésie, toutes les conditions s’effectuent les yeux fermés.
Pour la condition 4, la stimulation arrive 750 millisecondes après le bip. Ce décalage per-met de laisser le temps au sujet de commencer la tâche motrice (500 millisecondes de temps de réaction moyen et 250 millisecondes pour commencer une ERD)
FIGURE21 – Séquence temporelle des différentes conditions
Après la tâche motrice, le sujet avait pour instruction d’être dans un état de repos. Cet as-pect est surtout important pour les conditions de MI. Pour un sujet n’ayant jamais réalisé
4.2. Conception expérimentale 29
cette tâche, il n’est pas rare qu’il se jauge et se questionne sur la qualité de son imagina-tion. Malheureusement ce questionnement peut continuer d’activer leur zone motrice, no-tamment si le sujet pense des choses telles que "peut être devrais-je plutôt essayer comme ça". Concernant la stimulation seule, la séquence est exactement la même à l’exception de la tâche motrice qui n’est pas réalisée.
La durée de 4 secondes a été choisie après analyse des résultats de pré-test et de la litté-rature. Elle correspond à une fenêtre de temps suffisante pour que le rebond bêta soit ter-miné depuis environ 2 secondes. Cela permet, lors de l’analyse des résultats, que chaque essai puisse utiliser la fenêtre de 2 seconde avant le premier bip comme référence pour la suite afin de calculer ses ERD/ERS et ERSP.
4.2.4 Durée de l’expérimentation
Une fois les conditions expérimentales choisies, il est nécessaire de considérer le nombre de fois qu’elles seront effectuées. Puisque notre étude va largement se baser sur des moyennages de chaque condition par sujet, puis d’un moyennage global, il est nécessaire d’avoir un nombre suffisant d’essais par condition pour que le moyennage soit représen-tatif. En parallèle, il faut considérer deux autres points : la durée de l’expérience, et la fatigue du sujet.
Concernant la durée, l’expérience se découpe en deux parties. La première partie consiste en : l’accueil du sujet, la lecture du consentement éclairé (Annexe B), les réponses aux questions que peut soulever ce document, sa signature, puis l’installation du casque EEG et du stimulateur. La seconde partie est la réalisation des 4 conditions. La première partie prend en moyenne 45 à 60 minutes (suivant le nombre de questions, et la configuration capillaire du sujet). Pour la fatigue du sujet, il faut prendre en compte qu’en demander trop à un sujet impacte négativement les résultats, à cause de la diminution progressive de la concentration. Par conséquent nous avons décidé de ne pas dépasser l’heure d’ex-périmentation.
Pour avoir des résultats corrects avec le moyennage, nous avons décidé de répéter chaque condition 50 fois. Sachant qu’un essai dure entre 6 et 8 secondes et que chaque session commence par 15 secondes de mise en condition (permettant au sujet de se préparer et de se concentrer), nous avons un total d’environ 7 minutes par condition et donc de 28 minutes d’expérimentation. Cela semble correct, néanmoins il n’est pas réaliste de de-mander à un sujet de réaliser la tâche pendant 7 minutes d’affilée sans avoir d’impact sur la qualité des résultats en fin de session. Nous avons donc segmenté les sessions en deux paquets de 25 essais. Entre chaque session, il est aussi nécessaire de laisser le sujet souffler un peu.
Par conséquent, une session dure environ 3 minutes et 30 secondes, et à cela se rajoute 1 minute de pause. Arrivé à la moitié de l’expérience, une pause plus longue de 5 minutes est prise pour permettre au sujet de "s’aérer l’esprit" pour repartir sur de bonnes bases. La durée totale de l’expérience était finalement d’1h45 à 2h après l’arrivée du sujet, avec en moyenne 45 minutes de réalisation.
30 Chapitre 4. Matériel & Méthode
FIGURE22 – Représentation schématique 3D de la salle d’expérience
4.2.5 Installation de la salle
Dans la salle d’expérimentation, les sujets sont assis sur un fauteuil avec repose-pied, leur bras droit posé sur un coussin dans une position agréable. Leur bras est détendu et un pointeur de présentation est placé dans leur main, les instructions étant de ne pas tenir activement le pointeur mais de simplement le laisser reposer dans leur main. Ils sont isolés de l’expérimentateur par une paroi.
La salle d’expérimentation n’est pas un lieu à négliger. Il est important que la salle soit accueillante pour le sujet, et qu’elle permette de bonnes conditions d’expérimentation. La tenue de la salle et du matériel est une partie du travail qui n’apparaît jamais dans les publications scientifiques mais qui prend pourtant beaucoup de temps. Après chaque passage de sujet, il est nécessaire de ranger la salle, nettoyer le casque et chaque électrode. Parmi ces travaux rarement mentionnés, on retrouve aussi le planning d’expérience : lors du recrutement nous avons reçu environ 70 réponses en deux jours, réponses qu’il a fallu trier pour vérifier la compatibilité des sujets aux critères d’inclusion en premier lieu. Il a fallu ensuite contacter par mail ou téléphone chaque sujet pour leur proposer des dates de passage ou les informer qu’ils étaient hors des critères de l’expérience.
4.2.6 Paramétrage du protocole - Algorithme du script Lua
Maintenant que l’expérience est expliquée, il est possible de revenir sur le fonctionnement du script Lua. Il pilote tous les paramètres (intervalle des différents essais, intervariabilité